JP3989242B2 - シーケンス弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二つのコントローラ（受圧部）に継続的に加圧流体の供給・排出を行う流体圧シーケンス弁に関し、第１のコントローラに最初に加圧流体を供給し続いて第２のコントローラのみに供給し、加圧流体を排出するときは最初に第２のコントローラから排出し続いて第１のコントローラのみから排出する流体圧シーケンス弁に関する。更に、本発明は長軸を有するキャビティと該キャビティ内を該長軸方向に変位可能に配設された摺動弁とからなる弁体を有する流体圧シーケンス弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
弁体と該弁体内を変位可能に支持される摺動弁とを備えるバルブは従来よく知られている。更に、二つのコントローラ（受圧部）に継続的に加圧流体の供給及び排出を行う流体圧シーケンス弁の種々の具体例も知られており、例えば、弁体内に変位可能に支持された摺動弁を有する例もまた知られている。従来知られた流体圧シーケンス弁は一般的に比較的複雑な構造を有し、また比較的問題を起こし易く、そのため例えばコントローラの正確なシーケンス制御が確実ではなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は製造が容易で且つ流体システム中に容易に組込むことのできる流体圧シーケンス弁を提供するにある。更なる本発明の目的はコンパクトな構造にもかかわらず大きい流量を許容し、メンテナンスを必要とせず長期間の使用寿命を有する流体圧シーケンス弁を提供するにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的または他の目的を実現するために、本発明に係る流体圧シーケンス弁は、加圧流体ラインと第１コントローラ及び第２コントローラとに接続される弁体と、該弁体内に長軸を有するキャビティと、該キャビティと第１コントローラとを連通する第１孔と、該キャビティと第２コントローラとを連通する第２孔と、該キャビティと加圧流体ラインとを連通する第３孔と、該キャビティ内に長軸方向に変位可能に配設される摺動弁とを備えて構成される。該摺動弁は、第１端部位置と第２端部位置との間で変位可能であり、前記第１孔と第３孔とは、摺動弁が第１端部位置にあるとき互いに連通し、第２孔と第３孔とは、摺動弁が第２端部位置にあるとき互いに連通する。摺動弁の第１端面、即ちピストン面と弁体との間に圧力室が形成され、該圧力室の容積は、摺動弁の第１端部位置で最小、第２端部位置で最大となる。該圧力室は、絞り流路を介して第３孔と連通する。前記摺動弁は、スプリングにより第１端部位置の方向に付勢されている。
【０００５】
上述した構成の流体圧シーケンス弁は比較的容易に製造できる。このシーケンス弁は直接位置を検知するセンサーを必要とせずに構成でき、圧力センサーを追加する必要はないので流体システムに組込むときに煩雑な組付け作業を排除できる。このシーケンス弁はコンパクトな構造にもかかわらず大きい流量を有するように構成することができて、複数の第１及び第２のコントローラを同時に制御できる。かかる流体圧シーケンス弁は信頼できる機能を有し、メンテナンスを必要とせずに極めて長い使用寿命(例えば、切換処理が２千万回以上)を有することも可能である。
【０００６】
上述のまたは以下に記す第１、第２、第３孔に関しては、これらの孔は少なくとも１個であることを意味している。好ましい実施例においては、シーケンス弁の流通量を最大にするために周方向に互いにオフセットした複数の孔としている。
【０００７】
本発明においては、前記弁体に第３孔を第１孔に連通する流路を設け、該流路内には第１孔における圧力が第３孔における圧力を超えたときに閉塞するチェックバルブを配置する。この流路により、摺動弁が第２端部位置にあるときでも、加圧流体が加圧流体ラインに供給されると第１コントローラに圧力が加えられる。このような第１コントローラへの圧力の供給は、第１コントローラの供給状態における圧力損失を補償するために付加的な方法で、例えば、下記の図面に関連する記載においてより詳細に説明するような切換弁を追加して行う必要がある。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態においては、第３孔を第２孔に連通する流路を設け、該流路内には第３孔における圧力が第２孔における圧力を超えたときに閉塞するチェックバルブを配置する。この流路がない場合、完全な排気が要求され、加圧流体ラインに圧力が無い状態において第２コントローラから完全に排気を行うためには、図面に関する記載においてより詳細に述べるような異なった方法により行わなければならない。
【０００９】
本発明の好ましい最初の形式においては、摺動弁の他のピストン面と共働する第２の圧力室が設けられる。第２の圧力室に圧力が供給されると、スプリングの付勢力に抗する力が摺動弁に作用する。第２圧力室と第２孔との間には接続流路が設けられている。この第２圧力室は、図面の記載においてより詳細に述べるように、システムの圧力が減少する場合に制御バルブの状態の不要な変動に対する保護を強化する作用を行う。本発明に関する他の特徴及び改良は請求範囲に記載される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の他の効果及び詳細は図面に示す実施例を参照して以下に記載する。更なる本発明の目的もこれらの記載による。図面において、図１は、二つのコントローラ(受圧部)に接続された本発明に係るシーケンス弁の排出状態における断面の概略図でる。図２は、図１に対応する圧縮空気の供給状態における概略図である。
【００１１】
シーケンス弁は、カバー３とベース４とを備えるバルブハウジング２と、その内部に配設される挿入部材１とで形成される弁体からなる。該弁体は受圧部を構成する第１コントローラ８、第２コントローラ９、圧縮空気ライン１０と夫々連通する連通路５，６，７（詳細な図示はない）を有する。長軸１１を有するキャビティが弁体内に設けられる。該キャビティは第１円筒形部１２と第１円筒形部１２より大径の第２円筒形部１３とからなる。第１、第２、第３孔１４，１５，１６が、第１コントローラ８、第２コントローラ９、圧縮空気ライン１０の連通路５，６，７を弁体内のキャビティの円筒形部１２へ接続するように長軸１１に対して垂直面に設けられる。これらの孔は長軸方向に離間して設けられ、圧縮空気ラインと連通する第３孔は第１孔と第２孔との間に配置される。
【００１２】
摺動弁１７が弁体のキャビティ内に、長軸１１方向に変位可能に配設される。摺動弁１７は、図１に示す第１端部位置と図２に示す第２端部位置との間を変位する。摺動弁１７は第１、第２端面を有する。該第１端面は図の右側に位置しピストン面１８を形成する。第２端面に作用するスプリング１９が摺動弁１７を第１端部位置に付勢し、スプリング１９の他端はカバー３の内側凹部２０の基部に支持される。ここに示すスプリング１９に代えて、第１端部位置の方向に向けてピストンに作用する他のスプリング手段を用いてもよい。
【００１３】
摺動弁１７は外周面に凹溝２２を有する。凹溝２２は摺動弁１７の外周面の環状溝によって形成され、該環状溝の軸方向両端部において制御エッジ２３，２４を形成する。図１に示す第１端部位置において、第１孔１４と第３孔１６とは流路を形成する凹溝２２により相互に連通する。図２に示す摺動弁の第２端部位置においては、第２孔１５と第３孔１６とが凹溝２２を介して相互に接続される。
【００１４】
圧力室２５が摺動弁１７の第１端面、即ちピストン面１８とベース４との間に形成され、図１に示す摺動弁１７の第１端部位置において容積が最小となり、図２に示す摺動弁１７の第２端部位置において容積が最大となる。圧力室２５は摺動弁１７の全ての位置において第３孔と連通する。圧力室２５と第３孔との連通を図るため、削孔２６が摺動弁１７の第１端面に配設される。絞り流路２７が削孔２６と摺動弁１７の外周面の凹溝２２との間に設けられる。
【００１５】
更に、弁体に流路２８が形成され、流路２８は第３孔１６を第１孔１４に連通し、第１孔１４の圧力が第３孔１６の圧力を超えたとき該流路を閉塞するチェック弁２９を配置する。チェック弁２９はＶ字状断面を有する環状溝に配設されるＯ−リングにより構成され、流路２８の一部を形成する開口は該環状溝の基部に形成される。更に、第３孔１６を第２孔１５に連通する流路３０が設けられ、第３孔の圧力が第２孔の圧力を超えたときに該流路を閉塞するチェック弁３１が配設される。チェック弁３１はチェック弁２９と類似の構成を有する。
【００１６】
もう一方の第２圧力室３２が弁体のキャビティ内、主として第２円筒形部１３に設けられる。ピストンを形成する部材３３は摺動弁側に設けられる。第２圧力室３２はピストン３３のピストン面３４と、キャビティの長軸に直交するように配向されたキャビティの壁部３５との間に配置され、第２圧力室３２に圧力が印加されたときは、スプリング１９の付勢力に抗する力を摺動弁１７に作用させる。連通流路３６が圧力室３２と第２孔１５との間に形成される。
【００１７】
圧縮空気ライン１０に圧縮空気を導入させ或いは大気圧に接続する切換バルブ３７が圧縮空気ライン１０に接続される。圧縮空気ライン１０に圧縮空気を供給する適切な圧力源３８が備えられる。図１に示す切換バルブ３７の位置において、圧縮空気ライン１０は大気圧に接続されている。図２に示す切換バルブ３７の位置において、圧縮空気ライン１０は圧力源３８に接続されている。
【００１８】
次に流体圧シーケンス弁の作動について説明する。切換バルブ３７が図１に示す状態から始動に切換えられると、圧縮空気が圧縮空気ライン１０に供給され、圧縮空気は摺動弁１７の凹溝２２に流れ第１孔１４を介して連通路５に流入し、更に、図にシリンダとして示される第１コントローラ８に流入する。同時に、圧縮空気は流路２８及びチェックバルブ２９を介して連通路５へ流入する。圧縮空気は更に絞り流路２７を通って圧力室２５に流入する。圧力室２５で形成される圧力はピストン面１８により摺動弁１７に作用し、摺動弁１７をその第１端部位置から図２に示す第２端部位置方向にスプリング１９の付勢力に抗して加圧し始める。摺動弁１７の制御エッジ２３が第１孔１４を閉塞した後、圧縮空気は流路２８及びチェックバルブ２９を介して第１コントローラ８に流入することができ第１コントローラ８を満たしつづける。
【００１９】
圧力室２５が所定の圧力、例えば３．６バール、に達すると、摺動弁１７の制御エッジ２４は第２孔１５を開口する。そのため、圧縮空気は第２孔１５を通って第２コントローラ９に流入する。同時に流路３６を介した圧縮空気が圧力室３２に流入しピストン面３４に作用する。このようなピストン有効面積の急激な拡大により、摺動弁１７は急速に停止位置、即ち図２に示す第２端部位置、まで左方向に変位する。第２孔１５は完全に開口する。圧縮空気ライン１０に給気されたシステム圧力が両コントローラに達したとき給気プロセスは終了する。
【００２０】
排気する場合、切換バルブ３７が図２に示す状態から図１に示す状態に切換えられ、圧縮空気ライン１０はリザバーＲ，即ち大気圧に接続される。圧縮空気は最初に第２コントローラ９から第２孔１５、摺動弁１７の凹溝２２を介して第３孔１６及び圧縮空気ライン１０に排出される。同時に、圧縮空気は第２コントローラ９から流路３０及びチェックバルブ３１を介してもライン１０に排出される。更に、圧力室２５に貯留された圧縮空気は絞り流路２７及び凹溝２２を通って第３孔１６、更には圧縮空気ライン１０へと流出する。従って、ピストン面３４及び１８に作用する圧力は減少する。
【００２１】
圧力室２５の圧力は絞り流路２７のためにややゆっくり減少する。この状態においては第１コントローラ８の圧力は流出できない。第１圧力室２５の圧力が或る値、（例えば、略１バール）以下に低下すると、スプリング１９の付勢力により摺動弁１７が右側方向に、即ち図１に示す第１端部位置に向って移動を始める。制御エッジ２４が第２孔１５を閉塞した後、第２コントローラ９から流出する圧縮空気は流路３０及びチェックバルブ３１を介してのみ圧縮空気ライン１０に排出される。摺動弁１７は圧力の減少に応じて更に右方に変位し、制御エッジ２３が第１孔１４を開口するまで移動する。その結果、第１コントローラ８も排気され、圧縮空気は第１孔１４、摺動弁１７の凹溝２２を介して第３孔１６、更に圧縮空気ライン１０に排出される。
【００２２】
以上に述べた切換動作は、入力圧力又はシステム圧力が所定の圧力範囲、例えば４又は５バール内であることが保証されており、流出空気圧(衝撃圧力)が所定の制限値、例えば０．５バール、を超えないことが保証されている。システム圧力があまりにも低すぎる場合は、第２コントローラ９が作動しない。圧縮空気ラインの過剰な衝撃圧力は排気プロセスにおける第２コントローラ９から第１コントローラ８への切換を妨げる可能性がある。
【００２３】
切換速度、即ち第１コントローラ８と第２コントローラ９との給気の時間間隔又は第１コントローラ８と第２コントローラ９との排気の時間間隔は、圧力室２５の容積を変えることにより、または絞り流路２７の断面積を変えることにより、(数秒から数分まで)選択的に変更できる。入力圧力またはシステム圧力の程度は切換の時間的応答性にはあまり影響しない。
【００２４】
凹溝２２に代えて、上記の接続機能を達成する流路を摺動弁１７内部に削設することもできる。摺動弁１７に絞り流路２７を形成する代わりに、絞り流路を弁体に配設し一端を圧力室２５に他端を連通路７または圧縮空気ライン１０に接続することができる。
【００２５】
シーケンス弁の簡単な実施形態においては、チェックバルブ２９，３１と協働する二つの流路２８，３０の一方または両方を省略することもできる。流路２８を省いた場合、第１コントローラ８への圧力供給は制御エッジ２３が第１孔１４を閉塞したときには既に完了していなければならない。更に、第１コントローラ８は図２に対応する給気状態において圧力損失を補償するための作動を行わない。流路２８に代えて、切換バルブ３７にもう一つの切換バルブを併設し、接続ラインを介して第１コントローラ８に連通して図２に対応する給気状態において第１コントローラ８に圧縮空気を供給し、図１に対応する排気状態において該接続ラインを閉塞する。かかる切換バルブは当該接続ラインに接続される。
【００２６】
流路３０を省略すると、第２コントローラ９の不完全な排気を惹起する。流路３０に代えて、第２コントローラ９に連通する接続ラインに接続するもう一つの切換バルブを切換バルブ３７に併設する。第２コントローラ９に連通する当該接続ラインは、図１に対応する排気状態において当該切換バルブにより大気圧に接続され、図２に対応する給気状態において当該切換バルブにより閉塞される。
【００２７】
本発明の他の簡単な実施形態においては、圧力室３２及びそれと協働する部材３３で形成されるピストンが省略される。かかる場合はシステム圧力の減少に関するシーケンス弁の信頼性は制限されるが、システム圧力の限られた範囲内においてのみシーケンス弁の適切な使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシーケンス弁の圧縮空気の排出状態における断面の概略図でる。
【図２】図１に示す本発明に係るシーケンス弁の圧縮空気の供給状態における概略断面図である。
【符号の説明】
１ 挿入部材、２ バルブハウジング、３ カバー、８ 第１コントローラ、
９ 第２コントローラ、１０ 圧縮空気ライン、１１ キャビティ長軸、
１４ 第１孔、１５ 第２孔、１６ 第３孔、１７ 摺動弁、
１９ スプリング、２２ 凹溝、２５ 圧力室、２７ 絞り流路、
２９，３１ チェックバルブ、３２ 第２油圧室、３７ 切換バルブ、

Claims (7)

1. 二つの受圧部に対する流体供給及び排出を行う流体圧シーケンス弁において、
   加圧流体を供給する場合は、初めに第１受圧部、続いて第２受圧部のみに供給し、加圧流体を排出する場合は、初めに前記第２受圧部、続いて前記第１受圧部のみから排出する流体圧シーケンス弁であって、
   長軸を有するキャビティを内部に備え、加圧流体源に接続した加圧流体ライン、前記第１受圧部及び前記第２受圧部との各接続部を有する弁体と、
   前記第１受圧部と前記キャビティとを連通する第１孔と、
   前記第２受圧部と前記キャビティとを連通する第２孔と、
   前記加圧流体ラインと前記キャビティとを連通する第３孔と、
   前記キャビティ内で前記長軸に沿って第１端部位置と第２端部位置との間を変位可能に配設され、かつ第１端面及び第２端面を有する摺動弁と、
   前記摺動弁が前記第１端部位置にあるとき前記第１孔と前記第３孔とを連通する流路と、
   前記摺動弁が前記第２端部位置にあるとき前記第２孔と前記第３孔とを連通する流路と、
   前記摺動弁の第１端面と前記弁体との間に形成され、前記摺動弁が前記第１端部位置にあるときに最小容積となり、前記摺動弁が前記第２端部位置にあるときに最大容積となる圧力室と、
   前記第３孔と前記圧力室とを連通する絞り流路と、
   前記摺動弁を前記第１端部位置の方向に付勢するスプリング手段とを備え、
   前記第１孔と前記第３孔とを連通する流路に、前記第１孔内の圧力が前記第３孔内の圧力を超えたときに閉じるチェックバルブを備えたことを特徴とする流体圧シーケンス弁。
2. 請求項１記載の流体圧シーケンス弁において、前記摺動弁は、前記第１端部位置において前記第１孔と前記第３孔とを連通し、前記第２端部位置において前記第２孔と前記第３孔とを連通する流路を形成する凹溝を外周面に有することを特徴とする流体圧シーケンス弁。
3. 請求項２記載の流体圧シーケンス弁において、前記摺動弁は、前記凹溝と前記圧力室とを連通する流路を有し、該流路は絞り流路であることを特徴とする流体圧シーケンス弁。
4. 請求項１記載の流体圧シーケンス弁において、前記第２孔を前記第３孔に連通する流路に、前記第３孔内の圧力が前記第２孔内の圧力を超えたときに閉じるチェックバルブを備えたことを特徴とする流体圧シーケンス弁。
5. 請求項１記載の流体圧シーケンス弁において、前記摺動弁の第２端面側に拡径して形成されたピストン面と前記キャビティ内の前記長軸と直交する壁部との間に第２の圧力室を備えると共に、該第２の圧力室と前記第２孔とを連通する流路を備え、該第２圧力室内を加圧したとき前記摺動弁は前記スプリング手段の付勢力に抗して作動することを特徴とする流体圧シーケンス弁。
6. 請求項５記載の流体圧シーケンス弁において、前記摺動弁を変位可能に配設した前記弁体内のキャビティは、第１円筒形部と、該第１円筒形部よりも径が大きい第２円筒形部とを有し、該第２円筒形部内に前記摺動弁の前記第２端面側の部分が突出し、該摺動弁は、前記キャビティの第２円筒形部内に、前記ピストン面を備えたピストンを形成する拡径された円筒部を有することを特徴とする流体圧シーケンス弁。
7. 請求項１記載の流体圧シーケンス弁において、前記第３孔は前記加圧流体ラインを介し て切換バルブと接続され、該切換バルブにより、前記加圧流体ラインを前記加圧流体源に接続して加圧流体を導入する状態又は大気圧に接続する状態に切換えることを特徴とする流体圧シーケンス弁。

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